集成电子学：第四章 电路模拟与SPICE的使用

第四章电路模拟与SPICE的使用4.1电路模拟与分析的作用

1．电路设计的任务：

（１）根据所要求的电路性能，例如速度.功耗.电源电压.逻辑操作类型.信号电平的容限等确定电路的结构和各元器件的参数：（２）考虑工艺上可能发生的偏差和使用温度上的变化等，使所设计的电路仍能达到规定的性能．２．电路设计的步骤：设计者根据电路框图，利用CAD方法进行电路结构的设计并初步确定元器件参数，然后对该电路进行计算机模拟分析，再根据分析结果进行修改，经过多次反复，最后得到符合要求的电路．３．电路的计算机辅助分析：（１）电路模拟在给定电路结构和元器件参数的条件下，确定电路的性能指标．（２）电路优化在指定的性能指标及电路结构条件下，确定电路中指定元器件的参数最佳值．４．电路的模拟程序广泛使用的有：

（１）SPICE（SimulationProgramwith

IntegratedCircuitEmphasis）主要用于集成电路的仿真程序（２）PSPICE（Personalcomputer’sSPICE）在个人计算机上运行的SPICE

（３）HSPICE（HighaccuracySPICE）高精确度的SPICE5．电路模拟程序流程图4.2

SPICE的功能：

SPICE是一个电路级的模拟器，主要用来对数字的或模拟的电路做非线性直流、非线性瞬态和线性交流分析。电路的组成元件可以有电阻、电容、电感、独立电压和电流源、四种相关源（线性电压控制电流源、线性电压控制电压源、线性电流控制电流源、线性电流控制电压源）、无损耗或损耗传输线、开关源、均匀分布RC线以及常见半导体器件。

SPICE可以进行的分析类型有：

1.直流分析

(1)直流工作点分析(.OP)(2)直流扫描分析(.DC)(3)直流小信号传输函数计算(.TF)(4)直流小信号灵敏度分析(.SENS)

2.交流小信号分析

(1)交流小信号分析(.AC)(2)噪声分析(.NOISE)3.瞬态分析

(1)时域波形分析(.TRAN)(2)傅里叶分析(.FOUR)4.配合直流、交流和瞬态分析一起使用的分析（PSPICE）

(1)最坏情况分析(.WCASE)(2)蒙特卡罗分析(.MC)(3)参数扫描分析(.STEP)(4)温度分析(.TEMP)

5.电路描述

PSPICE的输入文件的建立有两种形式：以PSPICE源程序的形式编写文本文件；用Schematics环境，通过画电路原理图的形式建立原理图输入文件。文本文件的电路描述如下：整个电路可以用元器件描述语句、模型语句、子电路语句、控制语句和说明语句来描述。文本文件为自由格式：标题语句—

第一句，任何字符组成，无格式要求；结束语句—

.END，程序结束；注释语句—

以“★”开始的一行。续行，一行80个字符，超过可续行，续行第一行为“+”。其余语句无顺序限制。4.3SPICE使用举例(P.126)*TOGGLECELL**INPUTLISTING*VDD10DC5VVBB16DC-2,5VV1140PULSE0V5V20NS10NS10NS55NS160NSV2150PULSE0V5V100NS10NS10NS55NS160NSVN440DC5VME676016MENH1L=5UW=10UMD317716MDEP1L=25UW=5UME898016MENH1L=5UW=10UMD419916MDEP1L=25UW=5UME9109016MENH1L=5UW=10UMD51101016MDEP1L=25UW=5UME4104516MENH1L=5UW=10UME5514616MENH1L=5UW=10UME7715816MENH1L=5UW=10U*CN5500.03PCN6600.05PCN7700.04PCN8800.06PCN9900.18PCN101000.18P*.TRAN5NS500NS.PLOTTRANV(14)V(15)V(9)V(10)(0,5).WIDTHOUT=90********ENHANCEMENTLEVEL1***************.MODELMENH1NMOS(LEVEL=1VTO=0.75KP=15E-6+GAMMA=0.46CGSO=4.5E-10CGDO=4.5E-10CJ=1.0E-4+CJSW=1.0E-9JC=1.0E-7LD=1.25E-6XQC=0.4)********DEPLETIONLEVEL1***************.MODELMDEP1NMOS(LEVEL=1VTO=4.7KP=12E-6+GAMMA=0.4CGSO=4.5E-10CGDO=4.5E-10CJ=1.0E-4+CJSW=1.0E-9JC=1.0E-7LD=1.25E-6XQC=0.4)**.END模拟结果4.4PSPICE程序的介绍与应用（一）PSPICE电路仿真的基本步骤：

1.确定电路初始方案根据设计指标要求，首先确定电路拓扑结构及元器件参数。

2.建立电路输入文件

3.运行PSPICE仿真程序

4.输出并观察仿真运行结果

5.分析并判断电路性能是否满足设计要求流程图如下：

设计要求运行PSPICE仿真程序

确定电路结构元器件参数库.lib输出并观察仿真结果是否满足设计要求电路最终方案修改电路结构及参数确定电路结构和元器参数的初始方案件在schematics环境下建立原理图输入文件（二）PSPICE描述的基本规则

1.节点节点编号的规则：（1）节点编号必须是整数，可以不连续；（2）0节点指定为地节点；（3）每个节点必须至少连接两个或两个以上元件；（4）不能有悬空节点；（5）每个节点必须有对地的直流通路。

2.元件单位名称元件节点后跟随元件值。元件值有两个后缀：数量级后缀，单位后缀。

字母含义字母含义

F

1×10-15

M

1×10-3

P

1×10-12

K

1×103

N

1×10-9

MEG

1×106

U

1×10-6

G

1×109

MIL

25.4×10-6

T

1×1012（1）PSPICE的数量级后缀注：(a)不区分大小写，如：M和m均代表1E-3；(b)106是用MEG表示，而不是M。

（2）PSPICE的单位后缀

V=伏特A=安培HZ=赫兹OHM=欧姆H=亨F=法拉DEG=度采用国际单位制，单位后缀可以忽略，例如：电感值为20uH，可以写作“20u”或“20UH”。3.电路元器件描述

电路元件和电源用名称的第一个字母作为标志（关键字），元件名字长可以有8位字母。关键字母按顺序排列在下表：

字母含义字母含义

BGaAsMES场效应管

C电容

D二极管

E电压控制电压源

F电流控制电流源

G电压控制电流源

H电流控制电压源

I独立电流源

JJFET结型场效应管

K互感

L电感

MMOS场效应管

N数字输入信号

O数字输出信号

Q双极型三极管

R电阻

S电压控制开关

T传输线

U数字器件

V独立电压源4.元器件模型描述PSpice中有许多元器件使用.MODEL语句描述模型参数值。模型语句的语句格式为

.MODELMNAMETYPE(PNAMEl=PVALlPNAME2=PVAL2...)+(DEV=VALD)(LOT=VALL)

例如：

.MODELQMODlNPN(1S＝2E-16BF＝120RB=50+VAF=70CJE＝5PCJC＝2P)

其中MNAME是模型名，它与器件描述语句中的模型名相对应。允许多个器件使用同一组模型参数。TYPE为元器件模型类型，下表中列出了PSpice中各种元器件模型类型的关键字。模型参数值由括号内的参数名和参数值给出。每种类型的元器件有自己一套参数。元器件类型

模型类型关键字

元器件类型

模型类型关键字

电阻RESN沟JFETNJF

电容CAPP沟JFETPJF

电感INDN沟MOS管NMOS

互感(磁芯)

COREP沟MOS管PMOS

二极管DN沟GaAs场效应晶体管GASFET

NPN晶体管NPN

电压控制开关VSWITCH

PNP晶体管PNP

电流控制开关ISWITCH

（三）无源元件描述语句格式为：

<元件名><正节点><负节点><元件值><元件模型或参数>

例如，假设电流从正节点流向负节点，右图电路中元件描述语句如下：753+-v0

R1751KL1531.5mHC13010UF

(1)电阻描述语句

PSpice中的电阻是个线性元件。在老版本的网单描述中，它可以直接用电阻语句描述，也可以再通过模型语句来描述。电阻的描述语句格式是：

RXXXXXXXN+N-<(MODEL)NAME>VALUE<TC＝TCl<，TC2>>

举例：

RLOAD8012KR245RMOD1R11575TC=0.005，0.002

其中R为电阻关键字，后面可以紧接着多个字母或数字；N+，N-分别表示电阻的两个节点号；<(MODEL)NAME>是模型名称；VALUE是电阻值，单位是欧姆。TCl和TC2分别是一阶、二阶温度系数。

电阻可以设模型语句，其格式为

.MODELMNAMERES(R＝PVALl<TCl＝PVAL2><TC2＝PLA3><TCE＝PVAL4>)

其中，MNAME是模型名称，应与对应的电阻描述语句中的模型名称一致；RES是电阻模

型关键字；R定义电阻倍乘系数；TCl，TC2分别为一阶、二阶温度系数；TCE定义指数温度系数。

电阻温度公式为

R(T)=RRo[1+TC1(T-To)+TC2(T-To)]

其中Ro是电阻描述语句中的电阻值，To是常温300K。

举例：

R235RMOD50.MODELRMODRES(R=1TCl＝0.02TC2＝0.005)

(2)电容描述语句电容描述语句格式是

CXXXXXXXN+N一

<(MODEL)NAME>VALUE<IC＝INCOND>

语句中各变量意义同前，IC用来规定初始条件，在瞬态分析语句中设有关键字UIC时，IC的赋值才起作用。

电容的模型语句格式是

.MODELMNAMECAP(C=PVALl

VCl=PVAL2+VC2=PVAL3TCl=PVAL4TC2=PVAL5)

其中，PVAL1是电容倍乘系数，VCl，VC2分别是电容的一阶、二阶电压系数，如果设有二阶系数VC2，则电容为非线性元件。

C21211ACAP20NFIC=1.5V.MODELACAPCAP(C=1VC1=0.01VC2=0.002TC1=0.02TC2=0.005)

(3)电感描述语句电感描述语句格式是

LXXXXXXXN+N一

<(MODEL)NAME>VAIUE<IC＝INCOND>

语句中各变量意义同前，IC用来规定初始条件，在瞬态分析语句中设有关键字UIC时，IC的赋值才起作用。

电感的模型语句格式是

.MODELMNAMEIND(L=PVALlIL1=PVAL2+IL2=PVAL3TCl=PVAL4TC2=PVAL5)

其中，PVAL1是电感倍乘系数，ILl，IL2分别是电容的一阶、二阶电流系数，如果设有二阶系数ILC2，则电感为非线性元件。例如：

LLOAD1211LMOD2UHIC=0.5A.MODELLMODIND（L=1IL1=0.1IL2=0.002TC1=0.02TC2=0.005）

(4)互感描述语句语句格式为：

KXXXXXXXL<1stname>L<2ndname><couplingvalue>CouplingValue是互感系数k的值

(5)无耗传输线描述语句

语句格式：

TXXXXXXX

NA+NA-NB+NB-Z0=<value>[TD=<value>][F=<value>NL=<value>]

其中NA+,NA-是输入端正负节点，NB+,NB-是输出端正负节点，Z0为特征阻抗，TD是传输线延迟时间，F是传输频率，NL是在频率为f时，归一化的传输线电学长度对应的传输线波长，NL默认值是0.25。

(5)电流控制开关描述语句

WXXXXXXX

N+N-VNWNAMEVN是控制电流流过的电压源，语句举例如下：

W165VNRELAY.MODELRELAYISWITCH(RON=0.5ROFF=10E+6ION=0.07IOFF=0.0)（四）有源器件描述器件描述语句描述的是半导体二极管，双级型三极管和MOS管等常用器件。

(1)二极管描述语句二极管模型既适用于结型二极管，也适用于肖特基势垒二极管。二极管描述语句和模型语句格式如下：

DXXXXXXXN+N-MNAME<AREA><OFF><C＝VD>.MODELMNAMED(PNAMEl＝PVALlPNAME2＝PVAL2…)

在二极管描述语句中，N+和N一分别为二极管。的正负节点，MNAME是模型名，可选项AREA是面积因子，可选项OFF是直流分析时所加的初始条件，IC＝VD是瞬态分析的初始条件。

在模型描述语句中MNAME是与器件描述语句中MNAME对应的模型名称，D是二极管类型关键字，后面PNAMEl…是模型参数。二极管有15—25个模型参数，不同的SPICE版本，具体参数有所差别，其中决定二极管直流特性的参数有IS，VJ，N，RS，ISR，NR，BV，IBV。频率特性和瞬态特性由扩散电容、势垒电容和载流子渡越时间决定。电容由参数CJ0，VJ，M和FC描述，扩散电容由渡越时间TT，IKF，IS，N来描述。反向击穿特性由参数BV和IBV决定。与温度有关的参数是XTI，EG，ISR，NR等等，此外还有噪声参数KF，AF。

例如：

D174D1N3910.MODELD1N3910D(1S＝20.07FRS＝3.842MIKF＝2.963N＝1+EG：1.1lCJO＝111.?PM＝0.2683VJ＝0.75FC＝0.5XTI＝3ISR＝805.6NNR＝2TT＝369.9N)

(2)双极型晶体管描述语句

PSpice中的双极型晶体管采用的是EM2模型和改进GP模型。模型参数有40余个。双极型晶体管描述语句和模型语句格式如下：

QXXXXXXXNCNBNE(NS)MNAME(AREA>(OFF)(1C：VBE，VCE>.MODELMNAMENPN(或PNP)(PNAMEl＝PVALlPNAME2＝PNAL2…)

其中NC，NB，NE，NS分别是集电极、基极、发射极和衬底的节点。未规定NS，可认为其接地。MNAME是模型名；AREA是面积因子，缺省值是1.0；OFF是直流分析时的一种初始条件；IC＝VBE，VCE是瞬态分析初始条件。

语句举例：

Q52452N29071.5.MODEL2N2907PNP(IS=9.913E-15XT1=3EG=1.11+VAF=90.7+BF=197.8NE=2.264ISE=6.191E-12+IKF=.7322XTB=1.5+BR=3.369NC=2ISC=0IKR=0+RC=1CJC=14.57E-12VJC=.75+MJC=.3333FC=.5+CJE=20.16E-12VJE=.75MJE=.3333+TR=29.17E-9+TF=405.7E-12+ITF=.4VTF=10XTF=2)

双极型晶体管直流模型有NPN和PNP两种类型。直流模型参数中IS，BF，NF，ISE，IKF和NE决定正向电流增益，IS，BR，NR，ISC，IKR和NC决定反向电流增益。频率和瞬态模型参数中，B—E结势垒电容有关参数是CJE，VJE，MJE和FC，B—C结势垒电容有关参数是CJC，VJC，MJC和FC，C—S结由CJS，VJS和MJS决定；VAF和VAR参数决定正向和反向输出电导；基区电荷存储效应用正向渡越时间TF和反向渡越时间TR确定；对于GP模型，基区体电阻RB随大电流变化，用参数IRB和RBM描述；TF随电压变化，用参数XTF，ITF和VTF描述。温度有关参数是EG和XTI。闪烁噪声由参数KF和

AF确定。例：显示BJT输出特性的PSPICE程序*EXAMPLEBJTI1011MV2201VQ1210QMOD.MODELQMODNPN(IS=9.913E-15XTI=3EG=1.11+VAF=97BF=197.8NE=2.264ISE=6.191E-12+IKF=.7322XTB=1.5BR=3.369NC=2ISC=0IKR=0+RC=1CJC=14.57E-12VJC=.75MJC=.3333FC=.5+CJE=20.16E-12VJE=.75MJE=.3333TR=29.17E-9+TF=405.7E-12ITF=.4VTF=10XTF=2).DCV2050.1I102M0.5M.PROBE.END

(3)结型场效应管（JFET)

语句格式：

JXXXXXXX

NDNGNSJNAME[(area)value]

其中ND,NG,NS分别是漏极，栅极，源极端，语句举例：

JQ159JMOD.MODELJMODPJF(IS=100E-14RD=10RS=10+BETA=1E-3CGD=5PF+CGS=1PFVTO=5)

(4)

金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)

MOS晶体管描述语句和模型语句格式如下：

MXXXXXXXNDNGNSNBMNAME<L＝VAL>+<W＝VAL><AD＝VAL><AS＝VAL><PD＝VAL>+<PS＝VAL)<NRD＝VAL><NRS＝VAL)<OFF>+<IC＝VDS，VGS，VBS).MODELMNAMENMOS(PMOS)(PNAMEl＝PVALlPNAME2＝PVAL2…)

例如：

M118400MODW＝250UL＝5U.MODELMODNMOS(LEVEL＝1PHI＝0.7KP＝1.0E-6+GAMMA＝1.83VTO＝0.5LAMBDA＝0.115CGSO＝1U+CGDO＝1UCBD＝50PCBS＝50P)

其中ND，NG，NS和NB分别是MOS管的漏、栅、源和衬底节点。MNAME是模型名。L和W是沟道长度和宽度，AD和AS是漏和源扩散区的面积，PD和PS是漏结和源结的周长，NRD和NRS表示漏和源扩散区等效电阻率的方块数。PSpice中的四级模型用变量LEVEL来指定，即

LEVEL＝lShichman—Hadges模型(是缺省模型)’LEVEL＝2基于几何图形的一种二维分析模型

LEVEL＝3半经验短沟道模型

LEVEL＝4适用于亚微米的BSIM模型MOS管的模型在PSpice中相应分为4级(在SPICE3中有6级，在HSPICE中有二十余种MOS模型)。模型参数有40～60个，大多是工艺参数。

例：显示MOSFET输出特性的PSPICE程序*EXAMPLEBJTV1101V2201VM1210OMODL=5UW=20U.MODELMODNMOS(LEVEL=1PHI=0.7KP=1.0E-6+GAMMA=1.83VTO=0.5LAMBDA=0.115CGSO=1U+CGDO=1UCBD=50PCBS=50P).DCV2050.1V1020.5.PROBE.END（五）电源描述语句

Spice程序有6种电源模型：指数源，脉冲源，调幅正弦信号源，分段信号源，单频调频源和多项式电源。

Spice中的电源又可分为独立电源以及线性受控源和非线性受控源。

Spice中的独立源有独立电压源和独立电流源两种，分别用关键字V和I表示。它们又分为直流源、交流小信号源和瞬态源，可以组合在一起使用。（1）直流源

描述语句格式如下：

VXXXXXXXN+N-DCVALUEIXXXXXXXN+N-DCVALUE

例如：

VCC100DC12VIB031MA

其中关键字DC可以省略。

（2）交流小信号源

描述语句格式如下：

VXXXXXXXN+N-AC<ACMAG<ACPHASE>>IXXXXXXXN+N-AC<ACMAG<ACPHASE>>

其中，ACMAG和ACPHASE分别表示交流小信号源的幅度和相位，如果省去相位值，程序自动设置ACPHASE＝0。例如：

V110ACl

因为交流小信号分析是线性分析，通常设置输入源幅度是1，相位是0，计算出的输出幅度即为增益，相位值即为相位差。

（3）瞬态源

Spice软件为瞬态分析提供了五种激励信号波形供用户选用。下面介绍这五种信号的波形特点和描述该信号波形时涉及到的参数。其中电平参数针对的是独立电压源。对独立电流源，只需将字母V改为I，其单位由伏特变为安培。

(a).脉冲信号源(Pulse)

脉冲信号是在瞬态分析中用得较频繁的一种激励信号。描述脉冲信号波形涉及到7个参数。描述语句格式如下

VXXXXXXXN+N-PULSE(V1V2TDTRTFPWPER)IXXXXXXXN+N-PULSE(I1I2TDTRTFPWPER)TD,TR,TF,PW和PER分别为延迟时间，上升时间，下降时间，脉宽和周期。语句举例：

V110PULSE(-1150US2NS2NS50US100US)VV2V10ttDtR

PWtF

T

脉冲信号波形（例）（b）指数源指数源的模型名为EXP，语句格式为：

VXXXXXXXN+N-EXP(V1V2TD1TC1TD2TC2)IXXXXXXXN+N-EXP(I1I2TD1TC1TD2TC2)0VV2TC1TC2TD2TD1V1t

指数源模型参数名称参数定义单位默认值

V1初始值(V1)

V

V2最大幅值(V2)

V

TD1上升延迟时间

s

0

TC1上升时间常数

s

TSTEP

TD2下降延迟时间

sTRD+TSTEP

TC2下降时间常数

TSTEP语句举例：V120EXP(012NS20NS60NS30NS)I110EXP(-222NS20NS60NS30NS)指数源信号波形（例）（c）分段线性源分段线性信号波形由几条线段组成。因此，为了描述这种信号，只需给出线段转折点的坐标数据即可。

分段线性源的模型名为PWL，语句格式：

VXXXXXXXN+N-PWL(T1V1T2V2…Tn

Vn)IXXXXXXXN+N-PWL(T1I1T2I2…TnIn)

Ti和Vi分别为转折点时间和电压。V0(T1,V1)(T2,V2)(T3,V3)(T4,V4)(T5,V5)t分段线性信号波形（例）

（d）调幅正弦信号源正弦信号源的模型名为SIN，其语句格式为：VXXXXXXXN+N-SIN（V0VAFREQTDALPTHETA）

IXXXXXXXN+N-SIN（I0IAFREQTDALPTHETA）波形参数值由下式描述：V0

tdVAte-αt语句举例：

V121

SIN（15V10KHZ1E530DEG）

正弦信号源模型参数名称参数定义单位默认值

V0偏置电压值（V0）

V

VA幅度（VA）

V

FREQ频率（f）

Hz

1/TSTOP名称参数定义单位默认值

TD延迟时间(td)

s

0

ALPHA阻尼因子

1/s

0

THETA相移因子

DEG

0调幅正弦信号波形(例)

(e)单频调频源

单频调频源的模型名为SFFM,语句格式为：VXXXXXXXN+N-SFFM（V0VAFCMODFS）

其中V0为偏置电压，

VA是幅度，FC为载波频率，MOD为调制系数，FS为信号频率。调频信号与这些参数之间的关系为：

1.0v0-1.0vt00.40.81.21.6语句举例：

SFFM(1MV2V30MHZ55KHZ)调频信号波形(例)

(4)PSpice的电源又可分为两大类：独立源和受控源。（a）独立源独立源描述语句格式为

<电源名称>N+N-[DC<直流值>][AC<<幅值><相位>>][<瞬时值>[模型名和参数]

典型电源描述语句举例如下：

VIN2040DC2AC1SIN（02V10KHZ）

VPULSE100PULSE（012NS2NS

2NS50US100US）（b）受控源受控源描述语句的格式为：

<源名称>N+N-NC+NC-<增益值>

其中“增益值”为电压、电流增益和转移阻抗、转移导纳。NC+,NC-为控制电压、控制电流正、负节点，N+、N-为受控源输出节点。(c)线性受控源利用线性模型替代非线性模型或用于建立宏模型（1）电压控制电流源G：(I=G*Vc,G跨导)GXXXXXXX

N+N-NC+NC-（跨导值）N+N-是受控电流源的正负节点，NC+NC-是控制电压的正负节点。（2）电压控制电压源E:(V=AV*Vc,AV

电压增益)EXXXXXXX

N+N-NC+NC-（电压增益值）N+N-是受控电流源的正负节点，NC+NC-是控制电压的正负节点。（3）电流控制电流源F:(I=AI*Ic,AI电流增益)FXXXXXXX

N+N-VNAM（电流增益值）N+N-是受控电流源的正负节点，VNAM是控制电流流过的电压源的名称。（4）电流控制电压源H:(V=H*Ic,H为互阻）HXXXXXXX

N+N-VNAM(互阻值)N+N-是受控电压源的正负节点，VNAM是控制电流流过的电压源的名称。(d)非线性多项式受控源(多项式电源)用多项式来描述非线性控制关系（1）多项式电源的数学表达式多项式电源的模型名为POLY（n）。n是多项式的维数，默认值为1。语句格式为：

POLY（n）<控制节点对><系数值>

多项式电源可以表示为：

Y＝f(A,B,C，…）其中A，B，C，…是控制变量，Y为输出源。当n＝1时，Y的函数表达式是：

Y＝P0＋P1A＋P2A2＋P3A3＋P4A4＋…＋PnAn

式中P0，P1，…Pn为A变量各次项的系数，默认值为0。

PSpice将上式写为：

POLYNC1+NC1-P0P1P2P3…Pn

其中NC1+NC1－分别是控制源A的正、负节点。当n＝2时，

Y＝P0＋P1A＋P2B＋P3A2＋P4AB＋P5B2＋P6A3＋P7AB2＋P8AB2＋…PSpice将上式写为：

POLY（2）NC1+NC!-NC2+NC2-P0P1P2P3…Pn

其中NC1+NC2+NC1-NC2-分别代表控制源A，B的正、负节点，顺序不能写错。

（2）多项式电源描述语句共有4种多项式受控源形式：电压控制电压源（Ｅ)、电压控制电流源（G）、电流控制电流源（F）、电流控制电压源（H）。电源描述语句格式如下：

E（orG）XXXXXXX

N+N-POLY(n)<控制节点对><系数值>F（orH）XXXXXXXN+N-POLY(n)<控制电流流过的电压源名><系数值>

例如，Y=I(VN)+I(VX)+[I(VN)]2＋I(VN)I(VX)的语句格式为：

H160POLY（2）VNVX0.01.01.0

1.0

1.0

即取通过电压源VN、VX的电流控制节点6的电压又如：非线性多项式电压控制电压源EXXXXXXXN+N-POLY(控制源数)NC1+NC1-NC2+NC2-…..K0K1K2K3K4K5V=KO+K1V1+K2V2+K3V3+K4V12+K5V1V2+K6V1V3+K7V22+K8V1V2+K9V32

+K10V13+K11V12V2+K12V12V3+K13V23+….*非线性受控源应用

1、二极管模型Gdiode20POLY(1)200K1K2K3……2、非线性电阻H110POLY(1)10R1C1C2…3、求电压之和E330POLY(2)10200114、求电压之差E330POLY(2)102001-15、求两电压之积E330POLY(2)102000016、电压微分利用电容充放电电流可得C的电流为微分E224101VN450C501FH330VN1.PRINTTRANV(3)7、电压积分电容上的电压为G102101C201F.PRINTTRANV(2)8、解高次方程设1节点电压V(1)为x，则多项式电压控制电流源G的电流受x控制，而x又等于G的电流乘以1欧姆电阻。如求解:x3-3x2+2x+4=0,可化为：x=x4+2x3-3x2+3x+4=(4+3x-3x2+x3)×1则有：EXAMPLEOFSOLVEEQUATIONG01POLY(1)1043-31R101.PRINTDCV(1).END

2x+y+yz=-209、解方程组x3+x2y+y=20

x+y+z=0R1101R2201R3301G101POLY(3)103020–1000.5–0.5G202POLY(2)10202000000–1–1G303POLY(2)10200–1–1.PRINTDCV(1)V(2)V(3).END10、求解电路所消耗的能量H120Vdd-1Emul30POLY(2)201000001R1201R2301C401PLOTTRANV(4)（六）分析指令（1）直流分析指令直流分析中，所有的独立电源和受控源作为直流源，电感短路，电容开路。

.OP指令（直流工作点分析）设置.OP指令后，打印所有支路电流和节点电压，还打印非线性受控源和半导体器件的小信号参数。如果不设置，则PSpice仅打印各节点电压值。

.NODSET指令（节点设置）计算直流工作点时，可用.NODSET指令来设置某些节点的初值，以利于DC分析收敛。当直流工作点确定以后，.NODSET指令设置的值对DC分析和瞬态分析将没有影响。语句格式：

.NODESETV(1)＝V1V(2)=V2…V(n)=Vn

.SENS指令（直流灵敏度分析）即在电路的偏置点附近将电路线性化后，计算在电感短路电容开路的情况下所观测变量OUTVAR（节点电压或电压源支路的电流）对电路中所有非零器件参数的灵敏度

用.SENS指令可进行灵敏度分析，指令格式为：

.SENS<输出变量>

例句：.SENSV(5)V(2,3)I(V2）I(V5)

.TF指令（小信号传输函数分析）

.TF指令即小信号转移特性分析指令，可以计算小信号直流增益、电路输入阻抗和输出阻抗。语句格式：

.TFVOUTVIN.TFIOUTVIN输出电流必须通过一电压源，进行.TF指令分析时，电感短路，电容开路。.TF指令还计算戴维南等效电路参数，并自动写入输出文件。

.DC指令（直流扫描分析）直流分析语句有4种格式：

(a)线性扫描[LIN]

扫描变量从开始点到终止点线性增长，语句格式：

.DC[LIN]<扫描变量名><开始值><终止值><步长值>[(参变量描述)]

其中[LIN]可省略，直流分析默认值为线性扫描。

(b)数量级扫描[DEC]

扫描变量从开始点到终止点呈以10为底的对数增长，每数量级中变化的点数由<NP>给出。例句：

.DCDECNPNQFAST(IS)1E-181E-145(c)倍频程扫描[OCT]

扫描变量从开始点到终止点呈以8为底的对数增长。

(d)任意变化[LIST]

PSpice中直流分析允许参数离散值变化如：.DCTEMPLIST010275080100－50

定义直流分析工作温度，列举出的7个值。（2）交流分析指令.AC指令,常用语句格式如下：

.AC[LIN][OCT][DEC]<NP><起始频率><终止频率>在线性分析中，NP表示从起始频率到终止频率所有分析点数目；在按数量级或倍频程变化时，NP表示每一数量级或每倍频程中的分析点数目。（3）噪声分析指令噪声分析语句要求与交流分析同时进行，语句格式：.NOISE<输出端><等效噪声输入源><打印间隔值>

例句：.NOISEV(6)VIN10

（4）瞬态分析指令

.IC指令设置瞬态分析初始条件：

.ICV(1)=V1V(2)=V2…V(N)=VN

.IC设置的初始值只影响瞬态分析偏置点的计算，瞬态分析开始后，初始值不再起作用。.TRAN指令语句格式：

.TRANTSTEPTSTOP[TSTARTTMAX][UIC].TRAN[/OP]TSTEPTSTOP[TSTARTTMAX][UIC]TSTEP是打印间隔，TSTOP是分析终止时间，TSTART为打印开始时间，默认值为0，TMAX为最大分析步长，默认值为TSTOP/50。实际分析步长为TMAX，TSTEP和TSTOP/50中的最小值。

UIC(UseInitialConditions)是使用.IC设置的初始值的关键字。若带有UIC字，瞬态分析前不计算瞬态分析偏置点，使用.IC定义的值作为电容、电感或非线性器件的初始条件。

.TRAN指令仅打印瞬态分析静态工作点的节点电压值，TRAN/OP还打印瞬态分析中的小信号参数。例句：

.TRAN/OP100NS200NSUIC（5）傅立叶分析一个周期波用傅立叶级数表示为：

θ＝2πf，C0是直流分量，Cn是第n次谐波系数,语句格式：

.FOURFREQV1V2V3…Vn.FOURFREQI1I2I3…In

FREQ是基波频率，V1,V2…(I1,I2…)是需要进行傅立叶分析的电压（电流）。分析是在TSTOP－PERIOD到TSTOP的时间间隔范围内进行的。TSTOP为瞬态分析终止时间，PERIOD是基频的一个周期，傅立叶分析必须与瞬态分析同时进行，瞬态分析时间必须超过一个周期长度。例句：.PRINTDCV(2)，V(3，5)，V(R1)，I(R1)

直流和瞬态分析时输出量描述格式含义V(n)节点N的电压V(N+,N-)N+和N-两节点间的电压V(<name>)二端元器件的端电压，name为元器件名Vx(<name>)三端或四端元器件X端的电压Vxy(<name>)三端或四端元器件x端和y端的电压(七)输出指令

.PRINT数据打印语句，语句格式：

.PRINT<输出类型><输出变量>

格式含义VZ(<name>)传输线一端的电压，name为传输线名IX(<name>)进入三端或四端元器件的x端的电流IZ(<name>)进入传输线z端口的电流

例句：

VC(Q3)三极管Q3的集电极电压

VDS(M6)MOS管M6的漏源间电压

交流分析时的输出量描述交流分析时，可以在输出电压v或电流i后增加一个附加项，意义如下：

附加项含义（不加）输出幅度量

M输出幅度量

DB按分贝（DB）输出幅度量

P相位量

G群延迟量，相位对频率的偏导数（dPHASE/dF）

R输出实部

I输出虚部

例句

：VM(5)节点5的对地电压幅值

VDSP(M6)MOSFETM6的漏源间电压相位值

噪声分析时的输出量描述输出含义INOISE等效输入端的噪声ONOISE输出端总噪声DB（INOISE）按分贝输出的等效输入噪声DB（ONOISE）按分贝输出的总输出噪声

.PLOT文本绘图语句，语句格式：

.PLOT<输出类型><输出变量>[<下限值>,<上限值>].PROBE图形后处理程序

.PROBE指令建立一个数据文件probe.dat。执行图形后处理程序probe.exe，可显示各种电路特性的输出曲线和其他特征值。

.WIDTH打印宽度语句

.WIDTHOUT＝<value>

打印输出行宽可以用.width指令设置，必须在80～132之间，默认值80。

(八)其他功能描述语句.END结束语句，表示描述结束。

.INC[（文件名）]包含语句将文件名中的内容插入到输入文件（.cir）中，省略很多重复描述的内容，但他仍然占用内存。.inc包含语句最多可包含4层。例句：

.INCC:\LIB\INPUT.CIR.MODEL器件模型语句,语句格式：

.MODELMNAMETYPE（P1=V1P2=V2…Pn=Vn）

.LIB库函数调用语句，语句格式：

.LIB<path>filename.Lib.LIB指令可调用任意的库文件。<path>是库文件的路径名，如省略，则为当前路径，文件名如省略，即为当前路径名的默认库文件（nom.lib）。库文件可以包含.MODELl语句、SUBCKT语句、.LIB语句和.END语句。.SUBCKT子电路调用语句。

子电路描述语句：

.SUBCKTSUBNAMEN1N2…:.ENDSSUBNAME

子电路调用语句：

X<NAME>N1N2…SUBNAMEN1,N2为子电路节点号在描述语句和调用语句中是一一对应连接的.ENDS是子电路结束语句；SUBNAME可以忽略。例句如下：X112EQVT

.SUBCKTEQVT13R1125kR2232kC1230.1uf.ENDSEQVT调用语句，调用eqvt子

电路，1，2是主电路节点；子电路定义，子电路节点与主电路节点顺序连接；子电路结束语句，没有多层嵌嵌套，可省略子电路名。例1、利用子电路语句完成环形振荡器分析。.SUBCKTCMOS1234M12144NMODW=6UL=2UM22133PMODW=10UL=2U.MODELNMODNMOS(LEVEL=3TOX=100NUO=575+VTO=1.479KP=20.85PHI=0.6CBD=2.415PPB=0.8+MJ=0.5FC=0.5CGSO=1.51NCGDO=1.485).MODELPMODPMOS(LEVEL=3TOX=100NUO=300+VTO=-1.498KP=10.21NPHI=0.6CBD=3.245PPB=0.8+MJ=0.5FC=0.5CGSO=1.51NCGDO=1.485).ENDSCMOS*CMOSRINGOSCILLATORX112110CMOSX223110CMOSX334110CMOSX445110CMOSX556110CMOSX667110CMOSX771110CMOSX878110CMOSVCC1105V.TRAN0.01U2.0U.PROBE.END例2：子电路宏模型（MACRO-MODEL）试给出下图某二级管的宏模型及直流参数。（不考虑串联电阻）

解：从图中看出，正向特性符合二极管模型，故有

时，有代入V=1V,I=2A；V=2V,I=10A,可以求解出

N=1/(0.026*ln10)，Is=0.1。

对于反向特性看出，在-3～-4区间，呈现电阻特性，-4V为击穿电压，在-3V到0V的区域内，是很小的反响漏电流。所以有如下的等效电路，D1为理想二极管，反向完全截至，该支路在-3V到-4V的区域导通，呈现0.33欧电阻特性。所以该二极管可以用如下宏模型描述.SUBCKTDIODE12D212DMOD1R1420.33D143DMOD2V312.3V.MODELDMOD1D(参数l＝PVALl

参数2＝PVAL2…).MODELDMOD2D(参数l＝PVALl

参数2＝PVAL2…).ENDS例3：运算放大器LM111宏模型